Модель отклонения трактора от прямолинейного движения под действием внешних нецентральных сил

Автор: Жаков Андрей Олегович, Трояновская Ирина Павловна

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение @vestnik-susu-engineering

Статья в выпуске: 3 т.20, 2020 года.

Бесплатный доступ

Особенностью тракторных агрегатов и строительно-дорожных машин является особое взаимодействие с грунтом. Силовое воздействие на базовый трактор осуществляется не только через движитель, но и со стороны рабочего органа. Часто внешняя сила со стороны рабочего органа является нецентральной, то есть ее линия действия не проходит через центр тяжести машины. Это приводит к неуправляемому вращательному сдвигу базового трактора. Машина теряет курсовую устойчивость и отклоняется от прямолинейного движения под действием внешних сил. Это неуправляемое криволинейное движение на сегодняшний день мало исследовано. Оно представляет собой совокупность прямолинейного управляемого движения и неуправляемого криволинейного сдвига. В статье разработана математическая модель неуправляемого движения трактора, состоящая из уравнений движения и системы силового равновесия. Силовое взаимодействие движителя с грунтом основано на математической теории трения. Результирующая касательная сила и стабилизирующий момент в контакте являются функциями координат мгновенного центра скольжения движителя относительно грунта. Различные коэффициенты трения в продольном и поперечном направлении позволили учесть анизотропию взаимодействия в контакте. Упругие свойства грунта и шины учитывались за счет переменного коэффициента трения. Квазистатическая математическая модель позволила построить реальную траекторию движения с учетом внешних факторов, определить боковое отклонение трактора от прямолинейного движения в любом месте пути. Исследование влияния значения внешней силы, ее направления и точки приложения на траекторию движения на различных типах грунта позволит в дальнейшем найти способы сохранения курсовой устойчивости машины при действии на нее внецентренных внешних сил.

Еще

Трактор, отклонение от прямолинейного движения, сила на рабочеморгане, уравнения движения, силовое равновесие, силы в контакте движителя с грунтом

Короткий адрес: https://sciup.org/147233481

IDR: 147233481 | DOI: 10.14529/engin200302

Список литературы Модель отклонения трактора от прямолинейного движения под действием внешних нецентральных сил

Грошев, А.М. Беспилотные транспортные средства: настоящее и будущее / А.М. Грошев, А.В. Тумасов // Транспортные системы. – 2016. – № 2. – С. 68–83.
Zhang, S. Modelling of an unmanned ground vehicle with new skid-steering inputs / S. Zhang, V.V. Vantsevich // 19th International and 14th European-African Regional Conference of the ISTVS. – 2017. – Number Article 132306.
The development of ground unmanned vehicles, driver assistance systems and components according to patent publications / A.M. Saykin, G.S. Tuktakiev, A.V. Zhuravlev, E.P. Zaitseva // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2018. – Vol. 315(1). Number Article 012025. DOI: 10.1088/1757-899X/315/1/012025
Tractor path tracking control based on binocular vision / S. Zhang, Y. Wang, Z. Zhu et al. // Information Processing in Agriculture. – 2018. – Vol. 5, no. 4. – P. 422–432. DOI: 10.1016/j.inpa.2018.07.003.
Бойков, В.П. Улучшение курсовой устойчивости тракторов «Беларус» / В.П. Бойков, А.И. Бобровник, С.А. Дорохович // Наука и техника. – 2016. – № 15(3). – С. 183–192.
Path tracking control method of agricultural machine navigation based on aiming pursuit model / H. Wang, G. Wang, X. Luo et al. // Nongye Gongcheng Xuebao/Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering. – 2019. – Vol. 35, no. 4. – P. 11–19. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.04.002.
Liu, H. Robust Finite-time Convergent Trajectory Tracking Control for Unmanned Surface Vehicle / H. Liu, L. Zou // Proceedings: 2019 Chinese Automation Congress. – 2019. – No. 8996836. – P. 4124–4129. DOI: 10.1109/CAC48633.2019.8996836.
Автогрейдеры: учебное пособие / В.И. Баловнев, Р.Г. Данилов, Г.В. Кустарев, Н.Д. Селиверстов. – Москва, 2014. – 144 с.
Anderson, M. Motor graders / M. Anderson // Better Roads. – 2011. – Vol. 81, no. 3. – P. 24–25.
Шевченко, В.А. Экспериментальное исследование влияния показателей курсовой устойчивости автогрейдера / В.А. Шевченко, А.М. Чаплыгина // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. – 2014. – № 65, 66. – С. 221–226.
Берестов, Е.И. Методика расчета усилий на рабочем оборудовании бульдозера / Е.И. Берестов, И.В. Лесковец // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия В: Промышленность. Прикладные науки. – 2009. – № 2. – С. 33–38.
Brown, J.M. Soil excavation improvement from bulldozer blade oscillation / J.M. Brown // SAE Technical Papers – 1978. DOI: 10.4271/780776.
Troyanovskaya, I.P. Ploughing Tractor Lateral Withdrawal Model / I.P. Troyanovskaya, B.M. Pozin, N.K. Noskov // Procedia Engineering. – 2017. – Vol. 206. – P. 1540–1545. DOI: 10.1016/j.proeng. 2017.10.674.
Dual circle tangential line-tracking model based tractor navigation control method / W. Zhang, Y. Ding, Z. Li et al. // Nongye Jixie Xuebao/Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery. – 2016. – Vol. 47, no. 10. – P. 1–10. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.001.
Гладов, Г.И. Параметры криволинейного движения специальных транспортных средств / Г.И. Гладов, Л.А. Пресняков // Автомобильная промышленность. – 2017. – № 5. – С. 22–23.
Тарг, С.М. Краткий курс теоретической механики / С.М. Тарг. – М: Высшая школа, 2002. – 416 с.
Interaction between elements of the track ground contacting area with the soil at curvilinear motion of the timber harvesting machine / V.E. Klubnichkin, E.E. Klubnichkin, G.O. Kotiev et al. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2018. – Vol. 386(1). – Number Article 012016. DOI: 10.1088/1757-899X/386/1/012016.
Opeiko, F.A. Mathematical Theory of Friction / F.A. Opeiko. – Minsk, 1971. – 149 p.
Жаков, А.О. Влияние анизотропии на силовое взаимодействие гусеничного движителя с грунтом при повороте машины / А.О. Жаков, И.П. Трояновская // Тракторы и сельхозмашины. – 2020. – № 2.
Wang D. Modeling and analysis of skidding and slipping in wheeled mobile robots: Control design perspective / D. Wang, C.B. Low // IEEE Transactions on Robotics. – 2008. – Vol. 24, no. 3. – P. 676–687. DOI: 10.1109/TRO.2008.921563
Evaluation of a soil in terms of resistance to simple compression, tensile strength for diametral
compression and resilience module, considering results of different types of compactation / A.M. da Silva, L.C.F. Lopes Lucena, A.E.F. Lopes Lucena et al. // Anuario do Instituto de Geociencias. – 2016. – Vol. 39, no. 3. – P. 41–47. DOI: 10.11137/2016_3_41_47.
Force chains as the link between particle and bulk friction angles in granular material / A.M. Booth, R. Hurley, M.P. Lamb, J.E. Andrade // Geophysical Research Letters. – 2014. – Vol. 41, no. 24. – P. 8862–8869. DOI: 10.1002/2014GL061981.

Еще

Статья научная